1、鈑金模具綜合實(shí)驗(yàn)姓名：張興亮班級(jí)：0512301學(xué)號(hào)：051230128指導(dǎo)教師：金霞時(shí)間：2015年12月24日1.1 實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)對(duì)象：整個(gè)鈑金綜合大實(shí)驗(yàn)包括兩個(gè)部分：有限元模擬實(shí)驗(yàn)和沖壓成形過程實(shí)驗(yàn)。有限元模擬實(shí)驗(yàn)采用ESI/PAM-STAMP2G軟件，為標(biāo)準(zhǔn)的單動(dòng)或雙動(dòng)沖壓過程。對(duì)于本次模擬實(shí)驗(yàn)包含兩個(gè)成形過程：壓邊（Closing）和拉延（Drawing）。有限元模擬過程為模擬盆形件（底部為圓形、矩形、梯形、外凸多邊形都可以）的成形過程，整個(gè)模擬過程中包括了凸模(PUNCH)、凹模(DIE)、壓邊圈(HOLDER)，以及板料(BLANK)，有限元模擬板料的材料參數(shù)可以從PAM-ST

2、AMP2G軟件的材料庫中選取。有限元模型幾何尺寸：1. 凹模腔體的尺寸：如圖1140301304035R = 10100圖1 凹模的幾何形狀 （mm）2. 初始平板料的幾何尺寸及其單元尺寸：如圖2100 圖2 初始平板料的有限元網(wǎng)格（mm）1.2 鈑金模具綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告的基本內(nèi)容：1. 有限元模擬實(shí)驗(yàn)基本過程：1.1CAD建模：采用DYNAFORM/DFE功能模塊進(jìn)行幾何建模1.2CAE 建模：n 將DYNAFORM/DFE生成的凸模，凹模，壓邊圈等工具網(wǎng)格導(dǎo)入PAM-STAMP2G中；如圖3n 圖3n 有限元模擬參數(shù)基本設(shè)定過程說明：1. 創(chuàng)建板料：1.1在visibility窗口選中Prop

3、erty10，右擊選中information,對(duì)選中的的部件進(jìn)行重命名，并在對(duì)應(yīng)的組中選擇相應(yīng)的的選項(xiàng)如圖4，表1 圖41.2 Project>Objects>Blank holder，單擊Nodes 按鈕，則視圖窗口中出現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)，單擊Set-up>Blank，點(diǎn)擊新建按鈕，在彈出的 New object 中保持默認(rèn)設(shè)置，單擊 ok （圖5）。在新建的Blank editor 中選擇Four points，按 ABCD 的順序在視圖窗口中選擇所需要生成的板料的四角點(diǎn)，將Automatic meshing前的對(duì)號(hào)去掉。 Open the mesh size wizard，輸入最

4、小板料厚度和最小滑移半徑，確定1.3切換到 Blank editor 的Material界面，在Material law中添加材料（圖9），在Rolling ection 中選擇X的正向，輸入板料厚度，確定最后所創(chuàng)建的板料（圖 10）。 2. 創(chuàng)建局部坐標(biāo)系2.1單擊 Set-up>Tools，點(diǎn)擊 Global System 后面的 Frame（圖11），在 New object 中重命名為forming，確定（圖 12）。 圖11 圖123. 工具定位3.1在Geometry>Transformations>Auto positioning（圖17）中對(duì)各部件進(jìn)行定位，圖

5、18為單動(dòng)拉伸示意圖，參照?qǐng)D 18對(duì)各部件定位后效果圖如圖 19，Die和 Blank間距為1.5mm，Blank和Blank holder間距為0.5mm，Blank holder和Punch 間存在一定的間距。4宏模板的引用4.1單擊 Set-up>Process（圖13），單擊加號(hào) Data setup macro，在High_Quality文件夾中選擇 SingleAction.ksa，在 Customize 窗口中選擇相應(yīng)的選項(xiàng)如圖 14。雙擊Blankholder stroke輸入壓邊圈的行程 0.01mm（圖 15），雙擊 Blankholder force 輸入壓邊力20

6、KN（圖16），保存。 單擊Set-up>Process后的圖標(biāo)Objects attributes，復(fù)制Stamping>Die>Imposed velocity，粘貼到Stamping>Blank holder>Cartesian kinematics 下。點(diǎn)kinematics check 按鈕進(jìn)行運(yùn)動(dòng)核對(duì)，看各部件運(yùn)動(dòng)是否與所設(shè)定的一致，單擊如圖 18所示按鈕開始運(yùn)動(dòng)校核。5求解器的設(shè)定5.1單擊 Set-up>solver，單擊hosts，再單擊menu里的“+”，在 Label for this host 輸入求解名，在configuration

7、 下Machine中如果系統(tǒng)是 64為的在Operating system 設(shè)定為64-bit，在solver里設(shè)定如圖 19和 20，在 Launch 里Solvers launcher 選擇求解器，如果軟件安裝的是64位，選擇 Binary-64Bit>Solver>pamstamp.bat，其它為設(shè)置為默認(rèn)。在單擊Calculation host 中的OK，單擊 hosts 里的 close，單擊Start a calculation 中的OK進(jìn)行求解6后處理6.1 厚度云圖顯示 計(jì)算完成后，結(jié)果文件有holding和 stamping部分，打開 stamping中的pre文

8、件,在Visibility中只顯示blank，在點(diǎn)擊project>results中的最后一步，顯示板料最后沖壓形成的狀態(tài)。在Contours選擇Thinckness>value顯示板料厚度的變化如 21和 22所示 6.2 顯示壓邊力和沖壓力的曲線圖 選擇curves對(duì)話框，在History curve 中x 方向選擇 time，y方向選擇object>contact force，在entity中可以分別選擇blank holder、die和punch，在value中選擇 In direction，點(diǎn)擊確定圖23所示，圖24所示壓邊力隨時(shí)間的變化，選擇不同的對(duì)象有不同的力隨

9、時(shí)間的變化。 1.3CAE分析結(jié)果顯示：1.3.1沖壓成形后最終零件的厚度分布云圖；如圖23圖23-合格件厚度分布云圖1.3.2凸模在沖壓方向Z向的沖頭力-時(shí)間曲線圖；如圖24 圖24-沖頭力-時(shí)間曲線圖1.3有限元模擬成形分析：采用預(yù)估的壓邊力進(jìn)行仿真，得出初始工藝參數(shù)的有限元模擬成形結(jié)果圖（起皺、破裂和合格），并分析產(chǎn)生的原因。然后從下節(jié)的材料參數(shù)和工藝參數(shù)兩種類型參數(shù)中各挑出一種參數(shù)，一共兩個(gè)參數(shù)，結(jié)合沖壓成形有限元模擬結(jié)果，分析該材料或工藝參數(shù)對(duì)沖壓成形結(jié)果的影響規(guī)律。（1） 材料參數(shù)（選擇其中一個(gè)參數(shù)）：選擇強(qiáng)化系數(shù) K和硬化指數(shù) n 值對(duì)沖壓模擬結(jié)果的影響;K值從0.7變?yōu)?.1時(shí)

10、。硬化指數(shù)n保持不變?nèi)鐖D-25,圖-26圖-25厚度變化率分布云圖圖-26沖頭力-時(shí)間曲線圖結(jié)論：從仿真模擬結(jié)果可以看出，當(dāng)K值變小時(shí)，最薄處的厚度變??；從沖頭力變化圖可以看出，沖頭力顯著增大的時(shí)間節(jié)點(diǎn)往后延遲；從沖壓成形及材料力學(xué)可以知道，材料的硬化系數(shù)，影響的是材料發(fā)生塑性變形時(shí)需要進(jìn)一步變形時(shí)，所需的力的大小，K值越大，所需的沖頭力大小也變大；,（2）工藝參數(shù)（選擇其中一個(gè)參數(shù)）：選擇壓邊力和摩擦系數(shù)對(duì)沖壓模擬結(jié)果的影響；依然采用控制變量法，先研究摩擦系數(shù)對(duì)沖壓結(jié)果的影響，保持壓邊力F=30KN,合格件的摩擦系數(shù)u=0.18,現(xiàn)在將摩擦系數(shù)減小為u=0.05（如圖-28 ），模擬計(jì)算得到

11、厚度分布云圖和沖頭力-時(shí)間曲線圖（圖-29 和圖-30）圖-28 摩擦系數(shù)改變圖圖29-減小摩擦系數(shù)后的厚度分布云圖圖-30減小摩擦系數(shù)后沖頭力-時(shí)間曲線圖結(jié)論：當(dāng)保持合理壓邊力F不變的時(shí)候，摩擦系數(shù)由0.18變?yōu)?.05，從模擬仿真結(jié)果圖看出，在該參數(shù)條件下，最薄處的厚度由0.753變?yōu)?.757，可以發(fā)現(xiàn)摩擦系數(shù)越小，對(duì)板料的流動(dòng)越有利；沖壓出的零件最薄處的厚度會(huì)變厚，零件越不容易損壞；反之，摩擦系數(shù)越大，對(duì)板料的流動(dòng)越不利，零件容易損壞；可以推知，當(dāng)摩擦系數(shù)很大時(shí)，板料會(huì)發(fā)生拉裂研究壓邊力對(duì)沖壓結(jié)果的影響，保持摩擦系數(shù)u=0.18,壓邊力分別為F=25KN，F(xiàn)=30KN和F=40KN時(shí)候

12、，成形結(jié)果如圖-31，圖-32，圖-33，圖-34,圖=35，圖-36所示； 圖-31 壓邊力為25KN時(shí)厚度分布云圖圖-32壓邊力為25KN沖頭力-時(shí)間曲線圖圖-33-壓邊力為30KN厚度分布云圖圖-34壓邊力為30KN沖頭力-時(shí)間曲線圖圖-35壓邊力為40KN厚度分布云圖圖-36壓邊力為40KN沖頭力-時(shí)間曲線圖結(jié)論：當(dāng)找到一個(gè)合理的壓邊力值，以此為基礎(chǔ)，調(diào)整壓邊力。如果取值過大，阻礙材料流動(dòng)，使得板料法蘭邊的材料無法向內(nèi)部流動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生拉裂；如果取值過小，以至于低于板料法蘭邊法向的反力，進(jìn)而產(chǎn)生起皺現(xiàn)象；1.3沖壓成形過程實(shí)驗(yàn)：一樓實(shí)驗(yàn)室沖壓成形實(shí)驗(yàn)用板材為：鋁合金 LY12M，板料厚度

13、：0.3 mm?；静牧蠈傩詾椋好芏龋?= 2.7E-6 Kg/mm3；楊氏模量：E = 78000 MPa；泊松比：v = 0.33。根據(jù)材料成形性能試驗(yàn)，獲得材料的基本力學(xué)成形性能參數(shù)：材料加工強(qiáng)化系數(shù)： K = 273 MPa；材料加工硬化指數(shù)： n = 0.23；平均厚向各項(xiàng)異性指數(shù)： ravg = 1.53。1.3.1基本過程1. 用沒有經(jīng)過退火處理的鋁合金進(jìn)行沖壓過程：擦拭干凈凸模和凹模，以及法蘭邊，然后從小到大依次調(diào)整壓邊力，具體的是調(diào)整壓邊圈與凹模的距離，每次向上擰1/4圈；結(jié)果：沖壓出來的零件剛開始有很明顯的起皺 現(xiàn)象，然后隨著壓邊力的增大，起皺現(xiàn)象小變小，但是始終存在；因此

14、，該材料不適合進(jìn)行拉伸試驗(yàn)；2.用實(shí)驗(yàn)板料進(jìn)行拉伸試驗(yàn)過程：第一步：未加潤(rùn)滑劑進(jìn)行拉伸試驗(yàn)先用白紙放到?jīng)_壓處，多次沖壓是的模具出的潤(rùn)滑油全 部轉(zhuǎn)移到白紙上；完成上述步驟后，擦拭干凈模具，然后進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，調(diào)整法蘭邊到凹模的距離，使得壓邊力由小依次變大，每次向上擰1/4圈；直到零件產(chǎn)生開裂；結(jié)果：剛開始零件起皺，然后起皺逐漸消失，直至產(chǎn)生合格的零件，隨著壓邊力的繼續(xù)增大，零件最薄處的厚度減小，最終產(chǎn)生裂紋；結(jié)論：如果壓邊力取值過大，阻礙材料流動(dòng)，使得板料法蘭邊的材料無法向內(nèi)部流動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生拉裂；如果取值過小，以至于低于板料法蘭邊法向的反力，進(jìn)而產(chǎn)生起皺現(xiàn)象；，第二步：加潤(rùn)滑油進(jìn)行拉伸試驗(yàn)過程：用棉簽均勻的在法蘭邊涂潤(rùn)滑油，然后進(jìn)行試驗(yàn)，每次均勻減小壓邊力，即每次擰松1/8圈，每次沖壓后要清干凈模具；結(jié)果：當(dāng)加潤(rùn)滑油后，在上次產(chǎn)生裂紋的壓邊力條件下，裂紋沒有產(chǎn)生；繼續(xù)減小壓邊力，零件產(chǎn)生起皺現(xiàn)象